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Java并發(fā)編程之詳解CyclicBarrier線程同步

更新時間：2021年06月23日 11:45:28 作者：字母哥博客

在之前的文章中已經(jīng)為大家介紹了java并發(fā)編程的工具：BlockingQueue接口,ArrayBlockingQueue,DelayQueue,LinkedBlockingQueue,PriorityBlockingQueue,SynchronousQueue,BlockingDeque接口,ConcurrentHashMap,CountDownLatch,本文為系列文章第十篇,需要的朋友可以參考下

CyclicBarrier線程同步

java.util.concurrent.CyclicBarrier提供了一種多線程彼此等待的同步機制，可以把它理解成一個障礙，所有先到達這個障礙的線程都將將處于等待狀態(tài)，直到所有線程都到達這個障礙處，所有線程才能繼續(xù)執(zhí)行。

舉個例子：CyclicBarrier的同步方式有點像朋友們約好了去旅游，在景點入口處集合，這個景點入口就是一個Barrier障礙，等待大家都到了才一起進入景點游覽參觀。進入景點后大家去爬山，有的人爬得快，有的人爬的慢，大家約好了山頂集合，所以山頂就又是一個Barrier障礙，等待大家都到了山頂才一起下山。

下面是一張圖來說明這個問題。

每個線程通過調(diào)用await()，在CyclicBarrier障礙處“彼此等待”，一旦所有的線程都到達了CyclicBarrier(都調(diào)用了CyclicBarrier方法)，所有的線程將一起再次被喚醒繼續(xù)執(zhí)行。

1.創(chuàng)建CyclicBarrier障礙

當(dāng)創(chuàng)建CyclicBarrier的時候，需要指定需要控制多少個線程同步。比如下面的CyclicBarrier設(shè)置為控制2個線程同步。

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2);

2. 在CyclicBarrier障礙處等待

通過調(diào)用CyclicBarrier的await()方法進入等待狀態(tài)，通常在線程完成自己的階段性任務(wù)之后調(diào)用該方法。

barrier.await();

CyclicBarrier也提供了另一種方法指定等待超時的時間，當(dāng)?shù)却龝r間大于超時時間之后，即使還有其他的線程沒調(diào)用await方法，該線程將自動喚醒繼續(xù)執(zhí)行。(朋友們約好了去旅游，等了10分鐘你還不來，我就自己先去了)。

barrier.await(10, TimeUnit.SECONDS);

The waiting threads waits at theCyclicBarrieruntil either:

在CyclicBarrier處等待的線程被釋放，繼續(xù)執(zhí)行的條件（滿足下面的任一條件即可）

最后到達的線程調(diào)用了await() 方法
該線程被另一個線程打斷（另一個線程調(diào)用其interrupt()方法）。
另一個處于等待狀態(tài)的線程被打斷
另一個處于等待狀態(tài)的線程在CyclicBarrier處等待時超時。
某個外部線程調(diào)用了CyclicBarrier.reset()拆除障礙。

3. CyclicBarrier Action

CyclicBarrier Action 相對不太好理解，可以把它理解為障礙自身的行為。該Action動作是一個線程，所有的線程都到達障礙之后，該線程將被執(zhí)行。

Runnable      barrierAction =   創(chuàng)建線程;
CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(2, barrierAction);

如果這段代碼仍然無法理解CyclicBarrier Action的作用，看下面的例子。

4. CyclicBarrier 例子

下面的代碼演示了如何使用CyclicBarrier進行線程同步:

Runnable barrier1Action = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("障礙1集合成功了，所有人都到了景點門口 ");
    }
};
Runnable barrier2Action = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("障礙2集合成功了，所有人都到了山頂");
    }
};

//障礙1 景點門口
CyclicBarrier barrier1 = new CyclicBarrier(2, barrier1Action);
//障礙2 山頂
CyclicBarrier barrier2 = new CyclicBarrier(2, barrier2Action);

//旅游計劃，階段目標一：景點門口集合
CyclicBarrierRunnable barrierRunnable1 =
        new CyclicBarrierRunnable(barrier1, barrier2);
//旅游計劃，階段目標二：爬山到山頂集合
CyclicBarrierRunnable barrierRunnable2 =
        new CyclicBarrierRunnable(barrier1, barrier2);

new Thread(barrierRunnable1).start();  //游客A，Thread-0
new Thread(barrierRunnable2).start();  //游客B，Thread-1

下面是一個線程類CyclicBarrierRunnable，啟動一個就代表一個游客

public class CyclicBarrierRunnable implements Runnable{

    CyclicBarrier barrier1 = null;  //障礙1
    CyclicBarrier barrier2 = null;  //障礙2

    public CyclicBarrierRunnable( CyclicBarrier barrier1,CyclicBarrier barrier2) {
        this.barrier1 = barrier1;
        this.barrier2 = barrier2;
    }

    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);  //這里寫出發(fā)去景點的過程代碼
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 到達景點門口");
            this.barrier1.await();

            Thread.sleep(1000);  //這里寫爬山的過程代碼
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 爬山爬到山頂");
            this.barrier2.await();

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 玩的不錯，下山回家!");

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

下面的輸出是上文代碼的執(zhí)行打印結(jié)果，多執(zhí)行幾次上文的代碼會發(fā)現(xiàn)Thread-0 和 Thread-1 在障礙1和障礙2處的到達先后順序是不確定的，但是總是先到的等后到的再繼續(xù)執(zhí)行。